CN101602214B

CN101602214B - 一种阻燃改性木的制备方法

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Publication number: CN101602214B
Application number: CN2009100826716A
Authority: CN
Inventors: 雷得定; 周军浩; 邓雄飞
Original assignee: EVERFIRST WISEFUND (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: EVERFIRST WISEFUND (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: CN101602214A

Abstract

本发明公开了一种阻燃改性木的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将阻燃剂加入到脲醛树脂预缩液中完全溶解后得到木材浸渍液；(2)采用真空加压法用步骤(1)所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理；(3)干燥，即得。本发明方法将阻燃剂直接加入到脲醛树脂预缩液中形成浸渍液，一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和优良的阻燃效果，使改性木的工艺简单化，减少了木材在改性之后还要通过其它途径来实现阻燃功能的步骤。本发明方法工艺简单，不需要复杂的设备，使用本发明方法对木材进行处理，处理材尺寸稳定性显著提高，物理力学性能改善明显，木材增重率在25％～50％，其氧指数可提高40％～80％。

Description

一种阻燃改性木的制备方法

技术领域

本发明涉及一种木材的改性方法，尤其涉及一种阻燃改性木的制备方法，属于木材化学改性领域。

背景技术

木材与人们的日常生活密切相关，通过化学方法改性木材，是改善人工林木材和低档木材天然缺陷的有效途径，处理后的木材密度、表面硬度、耐磨性和尺寸稳定性等都大幅度提高，目前我国已经广泛开展了速生材强化技术的研究。

随着人们对木材质量的要求越来越高越来越全面，多功能性的木材改性技术也是木材改性发展的主要方向，不仅仅是材性的提高，同时还应该使木材具备防腐性能和阻燃等性能。环境保护也是目前开发任何一种商品所必须关注的问题，因此，改性木在生产和使用的过程中对人体和环境的影响将会是制约其发展的主要因素。

目前，改性木的种类很多，虽说部分改性木具有一定的阻燃性能，但是，还远不能适应阻燃使用的需求。要想真正的达到性能的要求，还需进一步的进行阻燃处理，工序繁琐，还有可能损失改性木的部分性能。一般的阻燃剂处理木材后，还容易流失，不仅达不到长久阻燃的功能，而且对环境也造成了污染。

因此，一种既能改善木材性能，又能达到优良的阻燃效果，不会使阻燃剂造成流失的阻燃改性木制备方法，对有效地使用木材，延长木材的使用寿命，低档木材高档化应用，对我国建设资源节约型社会和环境保护具有重要战略意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服阻燃剂在木材内部易流失，导致改性木易燃的问题，提供一种新的阻燃改性木的制备方法，该方法一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和优良的阻燃效果，使改性木的工艺简单化，改性后木材的尺寸稳定性，力学性能均有显著的提高，同时能使木材持久的保持阻燃性能。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种阻燃改性木的制备方法，包括以下步骤：

(1)将阻燃剂加入到脲醛树脂预缩液中完全溶解后得到木材浸渍液；(2)采用真空加压法用步骤(1)所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理的木材；(3)将浸渍处理后的木材干燥，即得。

为了达到更好的技术效果，所述的阻燃剂优选由以下重量份的各组分组成：磷酸50～130份，水10～160份，尿素0～130份，硼砂0～15份，磷酸氢二铵0～70份，三聚氰胺0～70份；更优选的，各组分的重量份是：磷酸50～120份，水10～150份，尿素1～120份，硼砂1～15份，磷酸氢二铵1～60份，三聚氰胺1～60份；

所述的脲醛树脂预缩液优选由以下重量份的各组分组成：甲醛140～560份，尿素65～170份，三聚氰胺10～15份和水400～700份；

步骤(1)中优选将阻燃剂与脲醛树脂预缩液按照1-3.5∶6.5-9的重量比例进行混合，更优选的，将阻燃剂与脲醛树脂预缩液按照2∶8的重量比例进行混合；

步骤(2)中所述的真空加压法优选是：抽真空至真空度-0.08～-0.1Mpa，保持10-30min；加压阶段使用0.8-2.0Mpa，保持20-80min；更优选为：抽真空至真空度-0.085～-0.095MpaMpa，保持15min，加压阶段使用1.0Mpa，保持30min；

步骤(2)中所述的待处理的木材优选是各种人工林木材，主要包括杉木、马尾松、落叶松、杨木、泡桐或桉树。

步骤(3)中所述的干燥处理优选采用梯度升温法进行干燥处理；更优选的，所述的梯度升温法为：首先采用80℃干燥2～5h，再用103℃干燥4～6h，最后用120℃干燥1～3h；更优选为：首先采用80℃干燥3-4h，再用103℃干燥5h，最后用120℃干燥1h。

本发明方法使阻燃剂与固化后的脲醛树脂在木材内部形成交联，从而在木材内部聚合形成填充和粘结，部分与木材细胞壁成分的羟基反应形成化学交联。由于形成的高分子聚合物的填充和交联的作用，使木材的尺寸稳定性，力学性能均有显著的提高。同时，在此状态下，阻燃剂不会形成流失，能使木材持久的保持阻燃性能，也不会由于阻燃剂的流失而对环境造成污染。

本发明方法将阻燃剂直接加入到脲醛树脂预缩液中形成浸渍液，一次性的浸渍处理便可达到提高木材的使用性能和优良的阻燃效果，使改性木的工艺简单化，减少了木材在改性之后还要通过其它途径来实现阻燃功能的步骤。使用本发明方法对木材进行处理，处理材尺寸稳定性显著提高，物理力学性能改善明显，木材增重率在25％～50％，其氧指数可提高40％～80％。

本发明方法所用到的阻燃剂又可起到甲醛捕捉剂的作用，处理材几无甲醛释放，达到国家标准的要求。同时，本发明中的阻燃剂水溶性好，不会在浸渍和固化后在木材表面形成残留，保证了木材表面的洁净，经过处理的木材颜色、光泽基本上不发生改变，整个处理过程中，处理液可循环利用，工艺简单，不需要复杂的设备。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

一、阻燃剂的制备(按重量份计)：将磷酸102份，尿素62份和水87份混合在一起，搅拌均匀，即得；二、制备脲醛树脂预缩液(按重量份计)：将甲醛560份，尿素170份，三聚氰胺15份和水700份混合在一起，搅拌均匀，即得；三、将阻燃剂20重量份加入到脲醛树脂预缩液80重量份中完全溶解后得到浸渍液；四、泡桐的浸渍处理：抽真空至真空度-0.085Mpa，保持15min，加压阶段使用1.0Mpa，保持30min；五、干燥处理：采用梯度升温法进行干燥：首先采用80℃干燥4h，103℃干燥5h，120℃干燥1h。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在40％，氧指数提高70％，尺寸稳定性提高20％，表面硬度提高100％，吸水率降低80％。

实施例2

本实施方式与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸51份，三聚氰胺56份，水150份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在35％，氧指数提高40％，尺寸稳定性提高13％，表面硬度提高85％，吸水率降低65％。

实施例3

本实施例与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸118份，尿素107份，磷酸氢二铵15份和水35份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在40％，氧指数提高75％，尺寸稳定性提高15％，表面硬度提高90％，吸水率降低90％。

实施例4

本实施例与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸118份，尿素110份，硼砂10和水35份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例所制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在35％，氧指数提高65％，尺寸稳定性提高15％，表面硬度提高80％，吸水率降低75％。

实施例5

本实施例与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸89份，三聚氰胺65份，和水160份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在35％，氧指数提高50％，尺寸稳定性提高10％，表面硬度提高80％，吸水率降低70％。

实施例6

本实施例与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸51份，尿素48份，磷酸氢二铵5份和水150份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例所制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在35％，氧指数提高55％，尺寸稳定性提高10％，表面硬度提高80％，吸水率降低70％。

实施例7

本实施例与实施例1唯一不同点是：阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸51份，三聚氰胺56份，水150份；其它步骤及参数与实施例1完全相同。

本实施例所制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在30％，氧指数提高40％，尺寸稳定性提高10％，表面硬度提高70％，吸水率降低65％。

实施例8

本实施例与实施例1不同点如下：(1)阻燃剂的各组分的重量份如下：磷酸120份，尿素120份，磷酸氢二铵60份和水150份；(2)步骤四，抽真空至真空度0.09Mpa，保持20min，加压阶段使用1.2Mpa，保持60min；其它步骤及参数与实施例1相同。

本实施例所制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在45％，氧指数提高75％，尺寸稳定性提高22％，表面硬度提高110％，吸水率降低130％。其它步骤及参数与实施例1完全相同。

实施例9

本实施例与实施例1不同点是：步骤四使用桉树进行改性处理。其它步骤及参数与实施方式一相同。

本实施例所制备的阻燃改性桉树，最终增重率在25％，氧指数提高40％，尺寸稳定性提高13％，表面硬度提高85％，吸水率降低85％。

实施例10

一、阻燃剂的制备(按重量份计)：将磷酸118份，尿素110份，三聚氰胺5份，磷酸氢二铵5份和水35份混合在一起，搅拌均匀，即得；二、制备脲醛树脂预缩液(按重量份计)：将甲醛140份，尿素65份，三聚氰胺10份和水400份混合在一起，搅拌均匀，即得；三、将阻燃剂30重量份加入到脲醛树脂预缩液70份中完全溶解后得到浸渍液；四、泡桐的浸渍处理：抽真空至真空度-0.095Mpa，保持30min，加压阶段使用1.6Mpa，保持60min；五、干燥处理：采用梯度升温法进行干燥：首先采用80℃干燥3h，103℃干燥5h，120℃干燥1h。

本实施例制备的阻燃改性泡桐，最终增重率在50％，氧指数提高80％，尺寸稳定性提高20％，表面硬度提高100％，吸水率降低90％。

实施例11

本实施例与实施例10不同点是：步骤四使用桉树进行改性处理。其它步骤及参数与实施例10相同。

本实施例所制备的阻燃改性桉树，最终增重率在30％，氧指数提高50％，尺寸稳定性提高15％，表面硬度提高80％，吸水率降低80％。

Claims

1.一种阻燃改性木的制备方法，包括以下步骤：

(1)将阻燃剂加入到脲醛树脂预缩液中完全溶解后得到木材浸渍液；(2)采用真空加压法用步骤(1)所得到的木材浸渍液浸渍处理待处理的木材；(3)将浸渍处理后的木材干燥，即得；其中，所述的阻燃剂由以下重量份的各组分组成：磷酸50～130份，水10～160份，尿素0～130份，硼砂0～15份，磷酸氢二铵0～70份和三聚氰胺0～70份；所述的脲醛树脂预缩液由以下重量份的各组分组成：甲醛140～560份，尿素65～170份，三聚氰胺10～15份和水400～700份。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的阻燃剂由以下重量份的各组分组成：磷酸50～120份，水10～150份，尿素1～120份，硼砂1～15份，磷酸氢二铵1～60份，三聚氰胺1～60份。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中将阻燃剂与脲醛树脂预缩液按照1-3.5∶6.5-9的重量比例进行混合。

4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中将阻燃剂与脲醛树脂预缩液按照2∶8的重量比例进行混合。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的真空加压法是：抽真空至真空度-0.08～-0.1Mpa，保持10-30min；加压阶段使用0.8-2.0Mpa压力，保持20-80min。

6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的真空加压法是：抽真空至真空度-0.085～-0.095Mpa，保持15min，加压阶段使用1.0Mpa压力，保持30min。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的待处理的木材是各种人工林木材，主要包括杉木、马尾松、落叶松、杨木、泡桐或桉树。

8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的干燥处理采用梯度升温法进行干燥处理。

9.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的梯度升温法为：首先采用80℃干燥2～5h，再用103℃干燥4～6h，最后用120℃干燥1～3h。

10.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的梯度升温法为：首先采用80℃干燥3-4h，再用103℃干燥5h，最后用120℃干燥1h。